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一文读懂恒温泳池的各类型热泵热源
2022-12-22       来源:热泵家


恒温泳池,就是游泳池水的温度常年都能保持在26-28度,适合人体的温度。恒温泳池常用加热方式:



室外恒温泳池与室内恒温泳池,在加热方式以及加热系统的设计上,都是一样的。区别在于,室外恒温泳池受环境影响的因素更大,热量散失也更多,在计算泳池热损失时,需要考虑的因素更多,例如风速等。安装相关加热设备时,耗费也更大。

泳池热泵机组安装工作示意图:


游泳池循环水处理工艺流程:


泳池回水从主回水格栅先经毛发聚集器,循环泵将水中毛发、大的悬浮物截留住,以免毛发缠绕泵的叶轮,影响后继设备运行。


出水加入混凝剂后,在管道内发生混合反应,将水中微小悬浮物凝聚,经高速过滤器后衬过滤截留。

后经过换热器,池水部分加热后,与另一部分混合。此时加入消毒剂,以杀灭水中细菌,保持一定的余氯量,并加入除藻剂,避免池水发绿,并调节PH值,然后池水重新回到泳池。


泳池所需的加热量包括以下4个部分:(1)水面蒸发和传导损失的热量;(2)池壁和池底传导损失的热量;(3)管道的净化水设备损失的热量;(4)补充水加热需要的热量。套入各种公式计算出泳池所需的总加热量;结合项目实际情况,依据总的加热量选择合适的热泵机型。


1

空气源热泵

空气源热泵的原理实际和空调差不多,主要有几大部分组成:蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀等等。


空气源热泵热水器内专置一种吸热介质——冷媒,它在液化的状态下低于零下20℃,与外界温度存在温差,因此,冷媒可吸收外界的热能,在蒸发器内部蒸发汽化,通过空气源热泵热水器中压缩机的工作提高冷媒的温度,再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态,在转化过程中,释放出大量的热量,传递给水箱中的储备水,使温度升高,达到制热目的。



空气能热泵运行费用:


空气源热泵相对来讲,经济效益较好。


劣势:运行条件恶劣,稳定性差,存在结霜问题,效率低下。


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地源热泵

地源热泵是利用地源能(土壤的热量和冷量)作为冷热源进行供热制冷的新型能源利用技术,是热泵的一种,地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。


地源热泵工作原理:供暖时,它吸取地热向用户排放,此过程只消耗少量电能,如下边左图所示。制冷时,它吸取用户室内的热量向地下排放,同样也消耗少量电能,如下边右图所示。


地源热泵热源:地温。大地限制了温度变化:提高地源热泵效率;温度变化随深度减小:15米以下可忽略温度变化;当地地温取决于气候、覆土和覆雪、坡度、土壤性质等因素。


按土壤热交换器形式分为:垂直埋管地源热泵系统、水平埋管地源热泵系统。



地源热泵系统主要分三部分(如下图):室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。



地源热泵机组运行过程:


在供暖状态下,压缩机对冷媒做功,并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量,通过冷凝器内冷媒的蒸发,将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝,由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中,以35℃以上热风的形式供暖。


地源热泵限制:初投资较高(打井、钻孔、埋管等);需要有一定的空间埋设埋管系统;施工要求较高,需要专业施工队伍和设备;注意冷热负荷平衡的问题。


3

水源热泵

水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移,将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源。


工作原理:通过消耗少量的电能驱动压缩机,经过热交换设备,在冬季,把水体和地层中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到水体和地层中去。



水源热泵热水器安装工作示意图:


井水源热泵( GWHP ):

井水源热泵系统,也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出,通过二次换热或直接送至水源热泵机组,经提取热量或释放热量后,再由回灌井群灌回地下。垂直埋管热交换器:适合坚硬地面;费用高;用地少;能效高。


地表水源热泵( SWHP ):

地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式,利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵的冷热源。水平埋管热交换器:用地最大;费用较低;适合小型建筑;浅埋时温度变化。


水源热泵消耗1kW.h的电量,用户可以得到4.3~5.0kW.h的热量或5.4~6.2kW.h的冷量。运行费用仅为普通中央空调的40~60%。


水源热泵限制:目前的水源热泵利用方式中,闭式系统一般成本较高。而开式系统,能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统,水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。


水层的地理结构的限制:对于从地下抽水回灌的使用,必须考虑到使用地的地质的结构,确保可以在经济条件下打井找到合适的水源,同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件,保证用后尾水的回灌可以实现。


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室内游泳池最佳环境指标

1.标准游泳池(FINA)的恒温加热(26±1℃);

2.室内空气温度的恒定(夏季29±1℃、冬季28±1℃);

3.室内空气湿度的恒定(60-70%);

4.保证空气品质(人均新风量是15-20m3/h);

5.保护室内装饰(100%)。


除湿热泵的工作原理,简言之,即是将池水表面蒸发热损的热量回收利用,转移入池水和空气中,弥补池水和空气热损,同时实现空气调节除湿功能。其工作程序大致可分为两步:


第一步,游泳池室内热湿空气首先经过热交换器与室外新风进行热交换,变成暖湿空气,然后暖湿空气流经蒸发器,温度下降,水汽凝结成冷水滴从空气中分离出来,使空气干爽,实现空气除湿功能;同时,空气冷却、水汽凝结及冷却过程中释放出的热能(潜热和显热)被冷媒吸收。


第二步,冷媒作为载体吸收的热能首先经热交换器加热池水,实现池水加热功能,余热经空气冷凝器,加热冷却的室内空气,实现空气保温功能。

当严寒的冬季热泵回收的热能不足以满足室内空气温度的要求时,由辅助空气加热器补充提供室内热空气所需的热能。




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